全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2009, 36 (7) : 1031 - 1036
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2009 - 03 - 25; 修回日期 : 2009 - 06 - 15
基金项目 : 河北省科技厅项目 (052201131) ; 唐山师范学院科学研究基金项目 (07A06)3 E2mail: qiaoyx123@1631com
东方百合 ‘索邦 ’诱导小鳞茎发生过程中的细胞
学观察
乔永旭 3 , 张永平 , 陈　超 , 王桂兰 , 底伟伟
(唐山师范学院生命科学系 , 河北唐山 063000)
摘 　要 : 以东方百合 ‘索邦 ’鳞片为试材 , 研究鳞片扦插诱导小鳞茎形成的过程及其鳞片内部糖和蛋
白质的分布特点。经石蜡切片 PAS和氧化汞 —溴酚蓝组织化学染色观察发现 : (1) 小鳞茎起源于近轴基部
8～14层薄壁细胞 , 为内起源 ; 形态发生过程依次经过了启动、生长锥形成、叶原基形成和小鳞茎形成 ;
小鳞茎的形成与分生细胞团所在位置有关。 (2) 小鳞茎发生过程中多糖主要以颗粒状存在于分裂旺盛的分
生组织和维管组织周围 , 多糖含量高时有利于诱导形成维管组织 ; 蛋白质主要集中于细胞核周围 ; 多糖和
蛋白质在分生组织及其周围细胞之间存在着浓度梯度 , 由顶端分生组织细胞到周围的薄壁细胞中 , 蛋白质
含量由高到低 , 多糖含量则由低到高。
关键词 : 百合 ; 小鳞茎 ; 形态发生 ; 组织化学
中图分类号 : S 68212　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2009) 0721031206
Cytolog ica l O bserva tion on the Bulblet Induction of L ilium orien ta l
‘Sorbonne’
Q IAO Yong2xu3 , ZHANG Yong2p ing, CHEN Chao, WANG Gui2lan, and D IW ei2wei
(D epartm ent of L ife Science, Tangshan Teacherpis College, Tangshan, Hebei 063000, China)
Abstract: The initiation and development of the bulbet of L ilium orien ta l‘Sorbonne’were studied by
slicing up and histochem istry coloration. Itwas showed that the bulblet originated from 8 - 14 th layer inner pa2
renchyma cells near the axle of the scale. the development of bulblet could be diveded four stages according to
morphogenesis changes. The saccharide was existed in meristematic tissue and vascular organization with main2
ly grain2like form, which was indicated that high content of saccharide could induce vascular organization,
otherwise the p rotein was mainly distributed around nuclei duriong bulblet induction. The concentration gradi2
ent of saccharide and p rotein. was observed between meristematic tissue and surrounding parenchyma cells
with higher saccharide and lower p rotein in the differentiation tissueand.
Key words: lily; bulblet; morphogenesis; histochem istry
东方百合 ‘索邦 ’ (L ilium orien ta l‘Sorbonne’) 原产荷兰 , 花呈粉红色 , 有香味 (蔡素炳 等 ,
2005) , 作为鲜切花深受消费者喜爱 (刘雅丽 等 , 2004; 杨勋 等 , 2007)。鳞片扦插是其主要的繁
殖方式 , 扦插过程中小鳞茎诱导的数量与鳞片的部位密切相关 ( Joung et al. , 2001; 王爱勤 等 ,
2004)。组织发育过程中糖和蛋白质的分布变化仅在红掌中有研究 (陈超 等 , 2008) , 其它植物中则
没有发现。本试验采用容易诱导小鳞茎的中层和外层鳞片为试材 , 探寻扦插过程中小鳞茎的形态发生
过程 , 及在此过程中扦插鳞片内糖和蛋白质的分布特点 , 以期能够了解鳞片扦插诱导小鳞茎的形成机
理 , 探究糖和蛋白质对小鳞茎发生发育的影响 , 为东方百合小鳞茎的形成机理奠定理论基础。
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1　材料与方法
试验于 2005年 12月 1日 —2006年 1月 1日在唐山师范学院温室内进行。以从荷兰进口的东方百
合品种 ‘索邦 ’的种球为材料。将经过低温处理的种球外层和中层鳞片扦插于草炭 ∶蛭石为 1∶1的基
质中 , 定期浇水保湿。从扦插 4 d开始取样 , 每隔 2 d (10—15日内每隔 1 d) 取样 1次 , 每次 5片 ,
一个月后停止取材。未经扦插处理种球的外层和中层鳞片作对照。
将鳞片洗净 , 切取靠近基部 1 cm左右的部分立即置于卡诺固定液 (无水乙醇 ∶冰乙醇 = 3∶1) 中
固定 24 h, 然后转入 70%酒精中保存。不同时期扦插鳞片的基部用爱氏苏木精整染 , 高碘酸席夫试
剂 ( PAS法 ) 和氯化汞 —溴酚蓝法分染。常规石蜡切片法制片 , 用 LeicaRM2015切片机切片 , 厚度
为 12μm , 郝普特明胶粘片剂粘片 , 加拿大树胶封片。对所制整染和分染切片进行观察比较 , 并用
DT2000图像分析软件照相分析。
2　结果与分析
211　小鳞茎的形态发生过程
21111　小鳞茎的形成过程　小鳞茎起源于近轴基部 8～14层的薄壁细胞 , 为内起源 (图版 Ⅰ, 1) ,
靠近分生细胞团的表皮细胞有破损现象。小鳞茎的形态发生过程依次经过了启动时期 (图版 Ⅰ, 2)、
生长锥形成时期 (图版 Ⅰ, 3)、叶原基形成时期 (图版 Ⅰ, 4) 和小鳞茎形成时期 (图版Ⅰ, 5)。扦
插鳞片的内外侧细胞有明显区别 : 内侧为体积较大 , 排列疏松的薄壁细胞 , 外侧细胞体积较小 , 排列
密集 (图版 Ⅰ, 6)。鳞片扦插 6 d小鳞茎开始启动 , 出现分生细胞团 , 且分生细胞团数较多 , 面积较
小 , 此时期为小鳞茎的启动时期。扦插 10 d左右小鳞茎形成的部位与方向已初步确定 , 鳞片中部分
分生组织细胞分裂现象明显 , 分生细胞团的面积扩大 , 靠近分生细胞团的鳞片表层细胞开始分裂。鳞
片扦插 20 d左右 , 出现生长锥典型的原体原套结构 , 为生长锥形成时期。扦插 25 d可观察到叶原基
的形成。扦插一个月左右可观察到小鳞茎 , 为小鳞茎形成时期 (图版 Ⅰ, 5、7)。扦插鳞片能诱导形
成多个小鳞茎 , 两个小鳞茎之间存在缝隙 (图版 Ⅰ, 7)。另外 , 在小鳞茎形成过程中 , 高级分生组
织的周围常常伴有小的次级分生细胞团 (图版 Ⅰ, 8) , 随着高级分生细胞团的分化 , 次级分生细胞
团逐渐消失。
图版Ⅰ说明 : 小鳞茎的形态发生过程
1. 形成小鳞茎的分生细胞团 (箭头示分生细胞团和内表皮破损 ) , ×38; 2. 小鳞茎的启动时期 (箭头示表皮细胞分裂 ) , ×36; 3.
生长锥形成时期 (箭头示生长锥 ) , ×33; 4. 叶原基形成时期 (箭头示原体原套结构及维管 ) , ×35; 5. 小鳞茎形成时期 (箭头示新
生鳞片叶 ) , ×32; 6. 扦插鳞片的内、外侧细胞 (箭头示内侧和外侧细胞 ) , ×24; 7. 两个小鳞茎 , ×33; 8. 分生组织 (箭头示分
生细胞团 ) , ×141; 9. 分生细胞团 , ×29; 10. 染色体加倍的分生细胞 (箭头示分裂间期细胞 ) , ×187; 11. 分生组织细胞分裂前期 ,
×187; 12. 分生组织细胞分裂中期 , ×190; 13. 分生组织细胞分裂后期 , ×165; 14. 原体原套 (箭头示细胞分裂方向 ) , ×151; 15. 导
管及螺纹管胞 , ×159。
Explana tion of pla teⅠ: The course of bulbletpis m orphology occurrence
1. Meristem cell group of formatting bulblet ( arrow showing meristem cell group and with damaged skin) , ×38; 2. Period of bublet startup ( ar2
row showing ep iderm is cell division) , ×36; 3. Growth cone formation period ( arrow showing growth cone) , ×33; 4. Leaf p rimordium formation
period ( arrow showing original2original set and vascular) , ×35; 5. Bulbletpis formation period ( arrow showing new scale) , ×32; 6. Cutting
scale inner and outer cell ( arrow showing inner and outer cell) , ×24; 7. Two bulblets, ×33; 8. Meristem ( arrow showing meristem cell
group) , ×141; 9. Meristem cell group s, ×29; 10. Doubling chromosome meristem ( arrow showing sp lit the interval cell) , ×187; 11. Meri2
stem cell division p rophase, ×187; 12. Meristem cell division metaphase, ×190; 13. Meristem cell division anaphase, ×165; 14. O riginal2o2
riginal set ( arrow showing cell division direction) , ×151; 15. Catheter and catheter threaded, ×159.
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21112　小鳞茎形成的部位和方向 　扦插取样时发现小鳞茎多向鳞片内侧生长 , 个别向外生长。石蜡
切片观察发现 , 鳞片的内层细胞较外层细胞的体积大 (图版 Ⅰ, 8 ) , 内层表皮细胞常有破损现象
(图版 Ⅰ, 1)。小鳞茎的形成具有一定的方向性 , 鳞片基部存在较多分生细胞团 (图版 Ⅰ, 9) , 分生
细胞团的位置决定它能否形成小鳞茎。中间和靠近外表皮的分生细胞团发育成小鳞茎的几率较小 , 小
鳞茎多在扦插鳞片内侧形成。在启动时期 , 分生细胞团向内表皮一侧生长 , 内侧表皮细胞被撑破 , 逐
渐被分生细胞团所取代。能够继续分化发育形成小鳞茎的分生细胞团除了具有大量分生能力的细胞之
外 , 一般都占据靠近近轴基部内表皮的有利位置。
21113　小鳞茎形成过程中染色体的变化 　扦插 10 d, 分生组织细胞核中染色体变化活跃 , 靠近内表
皮的分生细胞分裂旺盛。分生细胞的体积较未分化细胞大 , 这些细胞的染色体数明显多于未分裂的细
胞 (图版 Ⅰ, 10)。不能分化形成小鳞茎的分生细胞团迅速衰退死亡 , 能够发育形成小鳞茎的分生细
胞团迅速增殖 , 分生细胞团不断扩大。此外还可观察到各个时期的染色体的分裂相 (图版 Ⅰ, 11～
13) , 中期染色体清晰可见。叶原基形成时期顶端分生组织分裂旺盛 , 如图版 Ⅰ, 14所示生长锥的原
体原套结构中顶端分生组织最外面一层进行垂周分裂 , 内部的细胞则进行各种方向的分裂。
212　小鳞茎发生发育过程的组织化学分析
21211　PAS和氯化汞 —溴酚蓝分染的效果 　PAS和氯化汞 —溴酚蓝分染观察 , 席夫试剂 ( PAS染色 )
使颗粒状糖物质和可溶性糖均着色 , 细胞内的颗粒状糖物质呈深红色 , 维管组织和细胞内的可溶性糖
物质呈浅红色 (图版 Ⅱ, 1、2)。氯化汞 —溴酚蓝对蛋白质的染色效果不是很好 , 因为试验材料本身
蛋白质含量较低 , 只有细胞核所在部位轻微着蓝色 (图版 Ⅱ, 3)。
21212　分生组织及其周围细胞的组织化学分析 　爱氏苏木精整染发现分生细胞团呈漩涡状 , 细胞壁
薄 , 体积小 , 细胞核较大 , 染色较深。PAS和氯化汞 —溴酚蓝分染发现分生细胞内糖颗粒含量低 , 但
蛋白质的含量较高 , 主要集中于细胞核的部位。分生组织细胞间排列紧密 , 没有细胞间隙 (图版 Ⅱ,
1～3)。其周围的细胞则体积较大 , 细胞质浓厚 , 细胞内糖颗粒含量丰富 , 而蛋白质含量少。蛋白质
和糖颗粒物质在分生细胞及其周围细胞之间存在着浓度梯度。对照组中 (非分生组织中 ) 糖和蛋白
质均匀分布。由于小鳞茎形成初期维管组织并未形成 , 分生细胞在分化时首先需要周围的细胞供给营
养和能量 , 营养在细胞之间发生流动 , 形成浓度梯度。分生细胞团外一层较大的细胞几乎不含糖颗
粒 , 多糖已经被分生细胞所利用 (图版 Ⅱ, 2)。分生细胞不断产生新的细胞 , 周围细胞的营养不断
消耗而逐渐解体 , 分生细胞团不断扩大 , 最终分化形成小鳞茎。
21213　小鳞茎形成过程中维管组织的变化 　随着分生细胞团的不断扩大 , 在分生细胞团周围形成维
管组织 (图版 Ⅰ, 4、15; 图版 Ⅱ, 4～6)。对照组未扦插鳞片细胞中糖和蛋白质均匀分布 , 虽然也
有维管组织的雏形 , 但并未见成形的维管组织。维管组织中颗粒性糖物质 (淀粉粒 ) 和蛋白质积累
较少 , 可溶性糖含量高。另外 , 维管组织的发育与淀粉粒的含量有一定的关系。PAS染色发现维管组
织周围细胞中淀粉粒含量明显高于其他部位 , (图版 Ⅱ, 1、4～6) , 可见淀粉粒含量高时有利于维管
组织的形成 , 这些维管束组织主要为筛管 (图版 Ⅰ, 15)。筛管分子周围细胞含较多的颗粒状糖物
质 , 糖分容易通过筛管分子运输到分生组织 , 有利于分生细胞进一步分化发育形成小鳞茎。
21214　小鳞茎形成时期细胞内糖和蛋白质分布变化 　小鳞茎形成时期鳞片各处糖和蛋白质分布不均
匀 , 分染可观察到糖颗粒与蛋白质的分布情况 (图版 Ⅱ, 7～9) , 顶端分生组织由内向外细胞中蛋白
质含量降低 , 糖含量则升高。顶端分生组织在生长过程中吸收周围细胞的糖类作为能量来源。生长锥
新生鳞片中可溶性糖含量较多 , 新生叶片中可观察到维管组织。顶端分生组织到周围的细胞中 , 多糖
的含量由低到高 (图版 Ⅱ, 8) , 这为分生组织吸收周围细胞的糖分奠定了浓度梯度。生长点顶端分
生组织蛋白质含量较多 , 蛋白质主要集中于细胞核部位 , 此处细胞分裂非常旺盛 (图版 Ⅱ, 9)。
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图版Ⅱ说明 : 鳞片和小鳞茎中糖类和蛋白质的分布
1. 细胞中糖的分布 [箭头示维管组织中的可溶性糖和细胞中的颗粒状糖 (淀粉粒 ) ] , ×135; 2. 分生组织及周围糖颗粒的分布 (箭
头示分生细胞团 ) , ×138; 3. 分生细胞与周围蛋白质分布 (箭头示分生细胞团和周围蛋白质 ) , ×42; 4. 维管组织周围淀粉粒 , ×
142; 5. 维管组织中的可溶性糖 , ×43; 6. 维管组织周围细胞分裂情况 , ×139; 7. 叶原基中糖和蛋白质分布 (箭头示新生鳞片和
顶端分生组织 ) , ×37; 8. 叶原基 (箭头示糖分布 ) , ×37; 9. 叶原基 (箭头示蛋白质分布 ) , ×34。
Explana tion of pla teⅡ: The d istr ibution of sugar and prote in in sca le and bulblet
1. The distribution of sugar in cell ( arrow showing sugar in vascular tissue and starch grains in cell) , ×135; 2. Meristem and its around sugar
distribution ( arrow showing meristem cell group) , ×138; 3. Meristem cell and its around p rotein distribution ( arrow showing meristem cell group
and its around p rotein) , ×42; 4. Meristem around starch grains, ×142; 5. Soluble sugar in vascular tissue, ×43; 6. Vascular tissue around
cell division, ×139; 7. D istribution of sugar and p rotein in leaf p rimordium ( arrow showing new bulblet and ap ical meristem ) , ×37; 8. Leaf
p rimordium ( arrow showing distribution of sugar) , ×37; 9. Leaf p rimordium ( arrow showing distribution of p rotein) , ×34.
3　讨论
细胞所处的位置决定其生理活性 , 在本试验中 , 近轴基部 8～14层的薄壁细胞容易分化形成分生
细胞团 , 进而形成小鳞茎 , 其它位置的细胞虽然能够形成分生细胞团 , 但不易形成小鳞茎。小鳞茎的
形成除了受分生细胞团的位置影响外 , 还与分生细胞能否获得充分营养有关。本试验中分生细胞团本
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身含有大量的蛋白质 , 周围则富含多糖。丰富的蛋白质和多糖能够为小鳞茎的诱导形成提供结构物质
和能量保障。王爱勤等 (2004) 在扦插过程中用冰冻切片观察发现小鳞茎发生的最早部位是正对鳞
片主脉维管束的内表皮 , 其次是侧脉维管组织 , 可能与维管束是水和营养物质的运输系统有关 , 越靠
近输导组织的部位越先获得充足的营养 , 分化形成小鳞茎的几率也越大 , 而营养不能供应的部位则退
化 , 这与本试验所得结论一致。罗丽萍等 ( 2001) 在探究鳞片不同部位诱导小鳞茎的试验中得出 ,
处于鳞片叶下部的细胞内源激素水平高、贮藏的营养物质丰富 , 在同样条件下 , 更易诱导出小鳞茎。
分生细胞团块能否形成小鳞茎除了营养物质和内源激素含量及分布有关 , 还有没有其它原因促进了小
鳞茎的形成 , 有待于进一步研究。
小鳞茎形成过程中 , 宁云芬等 ( 2003) 认为分生组织不经愈伤组织阶段可以直接形成小鳞茎。
乔永旭等 (2007) 通过组培试验证实小鳞茎的形成可以经过愈伤组织途径。本次试验采取鳞片扦插 ,
几天后鳞片内分生细胞团的数量迅速增多 , 细胞团分化到一定程度后直接形成了小鳞茎 , 与宁云芬等
(2003) 的研究结果相一致。造成这种现象的原因可能由于鳞片所处的培养条件不同造成的 , 组织培
养时培养基含有充足的营养条件和生长调节剂 , 更易于诱导愈伤组织 ; 普通基质中的分生组织则直接
形成小鳞茎。另外实验中用氯化汞 —溴酚蓝染色观察到在伤口附近蛋白质的含量明显高于其它部位 ,
细胞分裂现象明显 (图版 Ⅱ, 3)。在扦插取样过程中也发现鳞片伤口附近诱导出的小鳞茎数目较多 ,
这可能与伤口处富集营养有关。因此今后可以采用鳞片造伤的方法促进小鳞茎的诱导形成。
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